Химическая конкуренции: Исследование выявляет новый механизм, регулирующий эмбриональное развитие

Автор: Mega
Просмотров: 2496
Комментариев: 0
Дата: 9-03-2010, 22:18
Химическая конкуренции: Исследование выявляет новый механизм, регулирующий эмбриональное развитие
В Принстонском университете под руководством исследовательская группа обнаружила, что белок конкуренции за важный фермент обеспечивает механизм для интеграции различных сигналов, что прямые раннего эмбрионального развития. Работа показывает, что эти сигналы объединены задолго до того, они взаимодействуют с ДНК организма, как считалось ранее, а также могут сообщить новых терапевтических стратегий по борьбе с раком.
В Принстонском университете под руководством исследовательская группа обнаружила, что белок конкуренции за важный фермент обеспечивает механизм для интеграции различных сигналов, что прямые раннего эмбрионального развития. Работа показывает, что эти сигналы объединены задолго до того, они взаимодействуют с ДНК организма, как считалось ранее, а также могут сообщить новых терапевтических стратегий по борьбе с раком.

Боролись более фермент, известный как митоген активированной протеинкиназы (МАРК), присутствует во всех сложных организмов, начиная от дрожжей до человека. МАРК сигнальные пути, или химические сетей, которые включают ферменты, имеют решающее значение для нормального развития, а также дефекты в этих путей может привести к развитию серьезных заболеваний и рака.

В начале эмбрионального развития одна клетка недифференцированные становится сложной и узкоспециализированных организм, содержащий различные типы клеток расположены в очень точных моделей. Эти модели, которые обеспечивают структуры тела от головы к хвосту и спереди-назад разработать правильно и в нужных местах, создаются, когда клетки ответить на ряд химических сигналов из различных сигнальных путей. Различные паттерны сигналов, получаемых любой клетке, в конечном счете объединены в будущем управлять своей судьбой и сказать это какой клетке он должен стать.

До сих пор ученые полагали, что эти пути действовали преимущественно независимо друг от друга для получения белка сигналы, которые путешествовали в ядрах клеток эмбриона, где хранится ДНК. Там, координация этих сигналов считалось, возникающие при взаимодействии с клеточной ДНК, чтобы влияние и контроль экспрессии генов. Результаты опубликованы 9 марта в журнале Current Biology, однако, предположить, что конкуренция за фермент МАРК среди белков в различных влияний на пути которой сигналы передаются к клеткам, установлении режима биохимический сигнал интеграции, которая добавляет ранее не уровень сложности и контроля эмбрионального развития.

Команда Принстонском использовали конфокальной микроскопии для визуализации пространственного распределения двух белков, которые конкурируют за фермент МАРК в ранних эмбрионов плодовой мухи. В районах, где уровень белка важно для развития голове были высокими (как показано здесь красного цвета, с ярким цветом, указывающих на наличие более белка) было меньше фермента доступна действовать на различные белки (показанный здесь, в Blue), что имеет важное значение для развития концы эмбриона, в том числе за хвост. Кредит: Принстонский университет / Шварцман лаборатория
"Похоже, что различные белки в разных путей ведут конкурентную борьбу за фермент МАРК внутри этих живых организмов", сказал Станислав Шварцман, ассоциированным профессором на факультете химической технологии и Льюис-Сиглер Институт интегративной геномики, который получил докторскую степень из Принстона в 1999 году. "Поскольку эти белки ведут борьбу за тот же ограниченный ресурс - фермент - они косвенно контролируют друг друга, что, в свою очередь, координирует развитие сигналов".
Обычные биология учит, что ферменты, как МАРК Закон о некоторых молекул, называемых субстраты, для регулирования химических реакций. Новые выводы удивительно, потому что оказывается, что за счет конкуренции друг с другом, субстратов МАРК, по сути, влияющих на деятельность фермента.

"В некотором смысле, это, как хвост виляет собакой", сказал Шварцман. "Субстраты регулирующего фермента, и, как следствие, обеспечения химических реакций".

Эрик Wieschaus, Принстонский's Squibb Профессор в области молекулярной биологии, который получил в 1995 году Нобелевской премии по медицине за его новаторскую работу в биологии развития, сказал: "Их результаты убедительно доказывают, что эти сигнальные молекулы взаимодействуют друг с другом в конкурентоспособности таким образом, что даже ни перед чем попадает в ДНК, они уже принятых решений. сути эти решения не просто сделал на основе ДНК, но и с точки зрения белки работают вместе. Это, в некотором роде революционным ".

Исследовательская группа, возглавляемая Принстонский химического машиностроения аспирант Yoosik Ким, сосредоточила свое внимание на взаимодействие между МАРК и две белки, участвующие в двух различных сигнальных путей для головы к хвосту структурообразования. Первый из этих белков является частью пути, который регулирует развитие головы. Вторая белка играет значительную роль в химическую схему, которая контролирует развитие концы эмбриона, в том числе за хвост.

Используя специальные методы визуализации ли белки общались с ферментом МАРК, ученые установили, что относительное количество первой белка контролируемой сколько фермент, доступных для взаимодействия со вторым белком. Например, в той части зародыша, который стал главой, в которой концентрация белка была первая высокая, гораздо меньше фермента была доступна действовать на втором белка, чем на другом конце эмбриона, где хвост, в конечном счете развиваться.

"Этот конкурс позволяет убедиться, что же фермент сигналы интерпретируются по-разному в голове и хвосте, что позволило бы обеспечить интеграцию различных сигналов", сказал Шварцман.

На основании каких фермент взаимодействует с белками в области головы зародыша, команда предсказали, что третья белки также могут соревноваться за фермент МАРК в этой области. Чтобы проверить гипотезу, члены исследовательской группы в Институте медицинских исследований Израиль-Канада на иврит университета в Иерусалиме, использовал серию экспериментальных методов, чтобы убедиться, что предложенная ими белок может связываться с ферментом, способности, который ранее был неизвестен. Эти данные свидетельствуют о том, что конкуренция модель может служить новый способ идентифицировать белки, которые участвуют в сигнальных путей.

Помимо продвижения фундаментальное понимание механизмов, контролирующих эмбриональное рисунка, работа сказывается на том, как целевые раковых клеток, которые часто обнаруживают гиперактивный МАРК сигнализации.

"По нашим подложки Идея конкурса, МАРК сигнализации активности, направленной на любом субстрате уменьшается, когда вы приведете конкурирующие подложки, сказал Ким. "В теории, Вы можете существенно снизить активность МАРК, если вы приведете белка чья единственная функция заключается в привязки к МАРК и выступать в качестве конкурентного ингибитора МАРК сигнализации для всех других субстратов". Эта стратегия могла бы в один прекрасный день позволит ученым замедлить или даже остановить МАРК сигнальные пути в опухолевых клеток путем добавления белка, который монополизирует фермента МАРК, фактически нарушить химическую схему из раковых клеток.

В дальнейшей работе исследователи планируют проведение экспериментов по исследованию конкуренции среди других белков, которые связываются с МАРК и исследовать, как эта конкуренция за фермент МАРК проявляется в других организмов. Группа также намерена изучить вопрос, как некоторые белки могут вытеснять другие белки за внимание фермента, возможно, путем обязательного сильнее или эффективно молекулы. Со временем, группа может расширить свою работу, чтобы рассмотреть вопрос о целесообразности подобных моделей конкуренции влияет на активность различных ферментов в других сигнальных путей.

Источник: Физорг

Научно-популярное онлайн издание "Меганаука"